核电机组主泵振动监测系统报警故障排查分析及启示

摘要：针对国内某核电机组热试期间发生的屏蔽主泵振动监测系统频发高1报警事件，通过故障树方法分析了报警原因，结合实际故障排查，确定了报警发生来由，并给其他项目该系统工作带来了一定启示。

关键词：屏蔽主泵;报警;主泵振动监测系统;故障树;故障排查分析

0    引言

屏蔽泵是一种全密封泵，不需要任何型式的动密封来防止被輸送介质向外泄漏[1]。因其绝对无泄漏性，屏蔽泵在原子能、石油、化工、制冷、食品、国防等工业中广泛应用于输送酸、碱、易燃、易爆、剧毒等液体[2]。由于核电机组主泵是最关键的动设备之一，且屏蔽泵运转过程中获取内部状态信息较难，往往设备损坏后不能运转才知晓故障的存在，因此核电机组针对屏蔽主泵设置有主泵振动监测系统进行实时振动跟踪监测，确保屏蔽主泵运行异常情况早期预警。

国内某核电机组热试期间，其屏蔽主泵频发闪发主泵振动监测系统高1报警。笔者有幸参与了首次热试主泵振动监测系统报警原因分析、问题排查及二次热试试验验证全过程。下文将从故障简述、主泵振动监测系统故障树分析、试验排查过程和启示等方面对该核电机组屏蔽主泵振动监测系统高1报警事件进行分析总结。

1    背景及故障简述

机械振动的测量分为接触式测量和非接触式测量，测量用传感器主要采用电涡流传感器、速度传感器和加速度传感器3种[3]。但屏蔽泵结构形式特殊，无法测量转子的振动位移，只能在泵的外部实施振动探测，通常可采用磁电式速度传感器或压电式加速度传感器。该核电机组屏蔽主泵的主泵振动监测系统采用压电式加速度传感器。

该核电机组第一次热试，当主泵转速提高至88%转速时，主泵振动监测系统主泵1B通道频发闪发高1报警;当主泵转速提高至100%时，该通道的报警依然存在。随即暂缓热试，排查具体问题原因。

2    主泵振动监测系统故障树分析

为排查该高1报警触发原因，确定排查方向，笔者根据主泵振动监测系统实际情况，并参考主泵振动监测系统报警原理，采用了故障树的分析方法对本次报警问题进行分析。建立的故障树示意图如图1所示。

该故障树得到业主的认可，遂根据该故障树所列事件，组织同步开展了一系列验证排查工作，以期获得问题的根本原因。

3    试验排查过程

（1）事件2 软件故障：由于该机组所选用主泵振动监测系统软件与国内其他同型号机组的主泵振动监测系统软件一致，软件系统的成熟性及正确性已得到验证，且该机组主泵振动监测系统软件自检无异常，基本可排除该事件发生的可能性。

（2）事件3 机柜未通过EMC试验且受EMC影响、事件7 传感器受EMC影响及事件11 接线盒未通过EMC试验且受EMC影响：本系统各设备均已通过电磁兼容性试验，且有相关鉴定报告。该鉴定报告显示，本系统各设备的EMC试验方法、验收准则符合EMC相关标准要求，基本可排除这些事件发生的可能性。

（3）事件4 卡件或上位机故障：由于主泵振动监测系统软件自检包括卡件及上位机的自检，当前主泵振动监测系统软件自检无异常，则基本可排除该类事件发生的可能性。

（4）事件5 未按照要求连线及接地、事件9 电缆未使用指定的桥架和路径、事件10 电缆桥架未按照要求妥善接地：笔者要求业主对主泵振动监测系统机柜、桥架、穿管等接地、屏蔽进行全面检查。经全面排查，所有接地和屏蔽均符合要求。机柜内部接线与国内其他同型号机组同系统机柜内部接线一致，均符合制造要求。因此，基本可排除这些事件发生的可能性。

（5）事件6 传感器损坏：笔者要求业主将振动报警传感器与同一主泵上的非报警传感器进行互换。经互换后，报警序列未改变。故可以排除该事件发生的可能性。

（6）事件8 未使用屏蔽电缆：笔者排查了主泵振动监测系统设计中全程线缆选型，所有电缆均为屏蔽电缆;同时要求业主排查使用电缆是否与设计一致，经排查，现场所使用电缆均与设计一致，为屏蔽电缆。因此，可排除该事件发生的可能性。

因此，通过该故障树的事件排查，基本可推断主泵振动监测系统高1报警是由事件1主泵振动达到高1报警值引起的。随即将问题分析焦点从主泵振动监测系统问题排查移至屏蔽泵主泵本身振动情况。

后经进一步的分析和研究确认，该核电机组屏蔽主泵振动监测系统本身不存在问题，实际反映了屏蔽主泵当前振动情况，触发高1振动报警的原因是振动水平较高，两台主泵安装较近，振动相互影响，且有较大低频滤波残留。经过讨论，通过提高主泵振动监测系统高通滤波值解决该系统频发高1报警问题。

4    结论与启示

通过前文的分析，得到以下结论与启示：（1）国内某核电机组主泵振动报警的根本原因为主泵自身振动水平较高，加之安装方式导致两台主泵振动相互影响，且有较大低频滤波残留。（2）通过故障树分析的方式可以有效指导主泵振动监测系统的故障原因排查工作。（3）从设备和系统设计的角度来看，其他项目如出现该类问题，更合理的方式是参考主泵出厂试验时的情况合理设置主泵振动监测系统报警设定值。

5    结语

本次国内某核电机组主泵振动监测系统高1报警事件的分析过程与处理结果表明，应用故障树分析法可以找出引起故障的关键环节，并结合实际情况来排查确定事件的主要原因。由于笔者能力有限，建立的主泵振动监测系统故障树可能存在遗漏或不足，后续将继续完善主泵振动监测系统故障树，并进一步开展基于主泵振动监测系统故障树的可靠性分析方法研究。

[参考文献]

[1] 季建刚，孔繁余，孔祥花.屏蔽泵发展综述[J].水泵技术，2006（1）：15-17.

[2] 梁超国.屏蔽泵的结构、原理及其应用[J].化工设备设计，1998（35）：44-49.

[3] 陆建湖，黄文，毛汉领.机械设备振动监测与故障诊断的发展与展望[J].广西工学院学报，1998（4）：69-73.

收稿日期：2020-05-26

作者简介：金博（1987—），男，江苏无锡人，工程师，主要从事振动监测系统及非标机电设备设计工作。